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题型:简答题
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简答题

如图所示,物块A静止在光滑水平面上,木板B和物块C一起以速度v0向右运动,与A发生弹性正碰.已知v0=5m/s2,mA=6kg,mB=4kg,mC=2kg,C与B之间动摩擦因数μ=0.2,木板B足够长,(g=10m/s2)求:

①B与A碰撞后A物块的速度;

②BC共同速度.

正确答案

解:以AB为研究对象,设向右为正,则由动量守恒定律可知:

mBv0=mAvA+mBvB

由机械能守恒定律可知:

mBv02=mvB2+mvA2

联立解得:vA=4m/s;vB=-1m/s;

(2)碰后B反向,与C相互作用;对BC由动量守恒定律可知:

mCv0+mBvB=(mC+mB)v

解得:v=1m/s

答:(1)B与A相碰后,A的速度为5m/s;

(2)BC共同的速度为1m/s.

解析

解:以AB为研究对象,设向右为正,则由动量守恒定律可知:

mBv0=mAvA+mBvB

由机械能守恒定律可知:

mBv02=mvB2+mvA2

联立解得:vA=4m/s;vB=-1m/s;

(2)碰后B反向,与C相互作用;对BC由动量守恒定律可知:

mCv0+mBvB=(mC+mB)v

解得:v=1m/s

答:(1)B与A相碰后,A的速度为5m/s;

(2)BC共同的速度为1m/s.

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题型: 多选题
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多选题

A、B两船质量均为M,都静止在平静的水面上,现A船中质量为的人,以对地的水平速度v从A船跳到B船,再从B船跳到A船,…经n次跳跃后(水的阻力不计)(  )

AA、B两船(包括人)的动量大小之比总是1:1

BA、B两船(包括人)的速度大小之比总是1:1

C若n为奇数,A、B两船(包括人)的速度大小之比为3:2

D若n为偶数,A、B两船(包括人)的速度大小之比为2:3

正确答案

A,C,D

解析

解:人在跳跃过程中总动量守恒,所以A、B两船(包括人)的动量大小之比总是1:1,故A正确,B错误;

若n为奇数,人在B船上,则0=MvA+(M+)vB

解得:

故C正确;

若n为偶数,则    0=MvB+(M+)vA

解得:

故D正确.

故选ACD

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题型:填空题
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填空题

质量为M的金属块和质量为m的木块用细线系在一起,以速度v0在水中匀速下沉,某一时刻细线断了,则当木块停止下沉的时刻.铁块下沉的速率为______.(设水足够深,水的阻力不计)

正确答案

解析

解:木块和铁块以速度v0在水中匀速下沉,合力为零,木块和铁块组成系统满足动量守恒定律,

规定向下为正方向得:

(M+m)v0=0+Mv′

v′=

故答案为:

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题型: 多选题
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多选题

如图甲所示,一轻弹簧的两端与质量分别为m1和m2的两物块A、B相连接,并静止在光滑的水平面上.现使B瞬时获得水平向右的速度3m/s,以此刻为计时起点,两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示,从图象信息可得(  )

A在t1、t3时刻两物块达到共同速度1 m/s,且弹簧都处于伸长状态

B从t3到t4时刻弹簧由压缩状态恢复到原长

C两物体的质量之比为m1:m2=1:2

D在t2时刻A与B的动能之比为Ek1:Ek2=8:1

正确答案

B,D

解析

解:A、由图示图象可知,从0到t1的过程中,A的速度增大,B的速度减小,弹簧被拉伸,在t1时刻两物块达到共同速度1m/s,此时弹簧处于伸长状态,从t1到t2过程,A的速度继续增大,B的速度继续减小,弹簧开始收缩,到达t2时刻,A的速度最大,B的速度最小,弹簧恢复原长;从t2到t3过程,A的速度减小,B的速度增大,弹簧被压缩,到t3时刻,A、B的速度相等,为1m/s,此时弹簧的压缩量最大,从t3到t4过程,A的速度减小,B的速度增大,该过程弹簧恢复原长,到t4时刻,B的速度等于初速度,A的速度为零,弹簧恢复原长,由以上分析可知,A错误,B正确;

C、系统动量守恒,以B的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得,t=0时刻和t=t1时刻系统总动量相等,有:

m2v0=(m1+m2)v2,m2×3=(m1+m2)×1,解得:m1:m2=2:1,故C错误;

D、由图示图象可知,在t2时刻A、B两物块的速度分别为:vA=2m/s,vB=-1m/s,物体的动能:Ek=mv2,则A、B两物块的动能之比为EkA:EkB=8:1,故D正确;

故选:BD

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题型:简答题
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简答题

(选修模块3-5)

(1)下列说法正确的是______

A.比结合能小的原子核结合成比结合能大的原子核时一定吸收核能

B.一定强度的入射光照射某金属发生光电效应时,入射光的频率越高,单位时间内逸出的光电子数就越多

C.根据玻尔理论可知,氢原子辐射出一个光子后,氢原子的电势能减小,核外电子的运动速度增大

D.德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的概念,认为只有高速运动的粒子才具有波粒二象性

(2)一个中子轰击铀核()可裂变生成钡()和氪().已知和中子的质量分别是mu、mBa、mKr、mn,则此铀裂变反应的方程为______;该反应中一个235U裂变时放出的能量为______.(已知光速为c)

(3)在某次冰壶比赛中,运动员将一冰壶甲以4m/s速度推出,与正前方另一静止的相同质量的冰壶乙发生对心正碰,碰撞后冰壶乙以3m/s速度沿向前滑行,方向与冰壶甲运动方向相同,

①求碰后瞬间冰壶甲的速度;

②试通过计算说明该碰撞是弹性碰撞还是非弹性碰撞.

正确答案

解:(1)A、比结合能小的原子核结合成比结合能大的原子核时一定释放核能,故A错误

B、入射光的强度只影响单位时间内发出光电子的数目.入射光的频率越大,光电子的最大初动能越大.故B错误.

C、波尔理论的跃迁假说是原子从一种能级向另一种能级跃迁时,会吸收(或辐射)一定频率的光子;氢原子辐射出一个光子后,核外电子就会跃迁到能量较低的能级上,轨道变小,受到原子核的库仑力增加,由向心力角速度的公式可知,角速度增加.故C正确.

D、德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的概念,认为一切物体都具有波粒二象性,故D错误.

故选:C.

(2)核反应过程中质量数与核电荷数守恒,

此铀裂变反应的方程为

由题意知,核反应过程中的质量亏损△m=mu-mBa-mKr-2mn

释放的核能△E=△mc2=(mu-mBa-mKr-2mn)c2

(3)①由动量守恒得 m×4=m×3+mv

得碰后瞬间冰壶甲的速度为v′=1m/s

②通过计算得碰撞前动能是Ek===8m

碰撞后的动能是E′k=+=5m,

得 E>E 该碰撞为非弹性碰撞

故答案为:(1)C 

(2) 

(mu-mBa-mKr-2mn )C2  

(3)①碰后瞬间冰壶甲的速度是1m/s;

②该碰撞为非弹性碰撞

解析

解:(1)A、比结合能小的原子核结合成比结合能大的原子核时一定释放核能,故A错误

B、入射光的强度只影响单位时间内发出光电子的数目.入射光的频率越大,光电子的最大初动能越大.故B错误.

C、波尔理论的跃迁假说是原子从一种能级向另一种能级跃迁时,会吸收(或辐射)一定频率的光子;氢原子辐射出一个光子后,核外电子就会跃迁到能量较低的能级上,轨道变小,受到原子核的库仑力增加,由向心力角速度的公式可知,角速度增加.故C正确.

D、德布罗意在爱因斯坦光子说的基础上提出物质波的概念,认为一切物体都具有波粒二象性,故D错误.

故选:C.

(2)核反应过程中质量数与核电荷数守恒,

此铀裂变反应的方程为

由题意知,核反应过程中的质量亏损△m=mu-mBa-mKr-2mn

释放的核能△E=△mc2=(mu-mBa-mKr-2mn)c2

(3)①由动量守恒得 m×4=m×3+mv

得碰后瞬间冰壶甲的速度为v′=1m/s

②通过计算得碰撞前动能是Ek===8m

碰撞后的动能是E′k=+=5m,

得 E>E 该碰撞为非弹性碰撞

故答案为:(1)C 

(2) 

(mu-mBa-mKr-2mn )C2  

(3)①碰后瞬间冰壶甲的速度是1m/s;

②该碰撞为非弹性碰撞

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题型: 单选题
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单选题

质量为m、速度为v的A球与质量为4m的静止B球发生正碰.碰撞可能是弹性的,也可能是非弹性的,因此,碰撞后B球的速度可能有不同的值.碰撞后B球的速度大小可能是(  )

A0.6v

B0.5v

C0.3v

D0.1v

正确答案

C

解析

解:A、若vB=0.6v,规定A球初速度方向为正方向,

由动量守恒得:mv=mvA+4m•0.6v,

得vA=-1.4v,碰撞前系统的总动能为Ek=

碰撞后系统的总动能为Ek′=m(1.4v)2+×4m(0.6v)2,违反了能量守恒定律,不可能.故A错误;

B、若vB=0.5v,规定A球初速度方向为正方向,

由动量守恒得:mv=mvA+4m•0.5v,得vA=-v,

碰撞后系统的总动能为Ek′=m(-v)2+×4m(0.5v)2,违反了能量守恒定律,不可能.故B错误;

C、若vB=0.3v,规定A球初速度方向为正方向,

由动量守恒得:mv=mvA+4m•0.3v,得vA=-0.2v,

碰撞后系统的总动能为Ek′=m(-0.2v)2+×4m(0.3v)2=mv2,不违反能量守恒定律,是可能的.故C正确;

D、若vB=0.1v,规定A球初速度方向为正方向,

由动量守恒得:mv=mvA+4m•0.1v,得vA=0.6v,

即A球与B球速度方向与A球初速度方向相同,而A球在后面速度却大于B球速度,不符合实际情况.故D错误;

故选:C.

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题型:填空题
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填空题

质量为1kg的物体从离地面5m高处自由下落,正好落在以5m/s的速度沿光滑水平面匀速行驶的装有沙子的小车中,沙子和小车的总质量为4kg,当物体和小车相对静止时,小车的速度为______

正确答案

4m/s

解析

解:小球和车作用过程中,两者组成的系统水平方向不受外力,水平方向系统的动量守恒.

已知两者作用前水平方向车的速度 v0=5m/s,小球水平方向速度v=0;

设当物体与小车相对静止后,小车的速度为v′,取原来车速度方向为正方向,则根据水平方向系统的动量守恒得:

mv+Mv0=(M+m)v′

解得:v′==m/s=4m/s

故答案为:4m/s.

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题型: 多选题
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多选题

如图所示,一块质量为M的木板停在光滑的水平面上,木板的左端有挡板,挡板上固定一个小弹簧.一个质量为m的小物块(可视为质点)以水平速度υ0从木板的右端开始向左运动,与弹簧碰撞后(弹簧处于弹性限度内),最终又恰好停在木板的右端.根据上述情景和已知量,可以求出(  )

A弹簧的劲度系数

B弹簧的最大弹性势能

C木板和小物块组成的系统最终损失的机械能

D若再已知木板长度l可以求出木板和小物块间的动摩擦因数

正确答案

B,C,D

解析

解:小木块m与长木板M构成的系统动量守恒,设小木块滑到最左端和最右端的速度分别为v1、v2

以向左为正方向,小木块从开始位置滑动到最左端的过程,由动量守恒定律得:

mv0=(m+M)v1

小木块从开始位置滑动到最后相对长木板静止过程:mv0=(m+M)v2

解得:v1=           ①

v2=         ②

小木块滑动到最左端的过程中,由能量守恒定律得:

Epm+Q+(m+M)v2=mv02

Q=fL    ④

小木块从开始滑动到最右端的过程中,由能量守恒定律,

Q′+(m+M)v2=mv02   ⑤

Q′=f(2L)=2Q         ⑥

由①~⑥式,可以解出Epm、Q、Q′,故BC正确,

求出Q后,如果已知木板长度l,则:Q=μmgl,可以求出木板和小物块间的动摩擦因数,故D正确;

由于缺少弹簧的压缩量,无法求出弹簧的劲度系数,故A错误;

故选:BCD.

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,水平光滑地面上停放着一辆质量为M 的小车,其左侧有半径为R 的四分之一光滑圆弧轨道AB,轨道最低点B 与水平轨道BC相切,整个轨道处于同一竖直平面内.将质量为m 的物块(可视为质点)从A 点无初速释放,物块沿轨道滑行至轨道末端C处恰好没有滑出.重力加速度为g,空气阻力可忽略不计.关于物块从A位置运动至C位置的过程,下列说法中正确的是(  )

A小车和物块构成的系统动量守恒

B摩擦力对物块和轨道BC所做功的代数和为零

C物块的最大速度为

D小车的最大速度为

正确答案

D

解析

解:A、小车和物块组成的系统水平方向所受合外力为零,水平方向动量守恒,系统整体所受合外力不为零,系统动量不守恒,故A错误;

B、摩擦力对物块和轨道BC所做功的代数和等于摩擦力与相对位移的乘积,摩擦力做功的代数和不为零,故B错误;

C、如果小车固定不动,物块到达水平轨道时速度最大,由机械能守恒定律得:mgR=mv2,v=,现在物块下滑时,小车向左滑动,物块的速度小于,故C错误;

D、小车与物块组成的系统水平方向动量守恒,物块下滑过程,以向右为正方向,由动量守恒定律得:mv1-Mv2=0,由机械能守恒定律得:mv12+Mv22=mgR,从物块到达水平面到物块到达右端过程中,由动量守恒定律得:mv1-Mv2=(M+m)v,解得:v=,故D正确;

故选:D.

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题型:简答题
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简答题

在绝缘水平面上,放一质量为m=2.0×10-3kg的带正电滑块A,所带电量为q=1.0×10-7C,在滑块A的左边ℓ处放置一个不带电、质量M=4.0×10-3kg的绝缘滑块B,B的左端接触(不连接)于固定在竖直墙壁的轻弹簧上,轻弹簧处于自然状态,弹簧原长s=0.05m,如图所示.在水平方向加一水平向左的匀强电场,电场强度的大小为E=4.0×105N/C,滑块A由静止释放后向左滑动并与滑块B发生碰撞,设碰撞时间极短,碰撞后结合在一起共同运动的速度为v=1m/s,两物体一起压缩弹簧至最短处(弹性限度内)时,弹簧的弹性势能E0=3.2×10-3J.设两滑块体积大小不计,与水平面间的动摩擦因数为μ=0.50,摩擦不起电,碰撞不失电,g取10m/s2.求:

(1)两滑块在碰撞前的瞬时,滑块A的速度;

(2)滑块A起始运动位置与滑块B的距离ℓ;

(3)B滑块被弹簧弹开后距竖直墙的最大距离sm

正确答案

解:(1)设A与B碰撞前A的速度为v1,碰撞过程动量守恒,有:

  mv1=(M+m)v  

代入数据解得:v1=3m/s     

(2)对A,从开始运动至碰撞B之前,根据动能定理,有:

  qEℓ-μmgℓ=-0

代入数据解得:ℓ=0.3m 

(3)设弹簧被压缩至最短时的压缩量为s1,对AB整体,从碰后至弹簧压缩最短过程中,根据能量守恒定律,有:

  qEs1+=μmg s1+E0  

代入数据解得:s1=0.02m  

设弹簧第一次恢复到原长时,AB共同动能为Ek,根据能量守恒定律,有:

 E0=qEs1+μ(M+m)g s1+Ek

在弹簧把BA往右推出的过程中,由于B受到向左的摩擦力小于A受到的向左的摩擦力和电场力之和.故至他们停止之前,两者没有分开.  

弹簧第一次将AB弹出至两者同时同处停止时,B距离竖直墙壁最远,设此时距离弹簧原长处为s2,根据动能定理,有:

-qEs2-μ(M+m)g s2=0-Ek

①②联立并代入数据解得:s2=0.03m 

故B离墙壁的最大距离sm=s+s2=0.08m

答:

 (1)两滑块在碰撞前的瞬时,滑块A的速度为3m/s.

(2)滑块A起始运动位置与滑块B的距离ℓ为0.3m.

(3)B滑块被弹簧弹开后距竖直墙的最大距离sm为0.08m.

解析

解:(1)设A与B碰撞前A的速度为v1,碰撞过程动量守恒,有:

  mv1=(M+m)v  

代入数据解得:v1=3m/s     

(2)对A,从开始运动至碰撞B之前,根据动能定理,有:

  qEℓ-μmgℓ=-0

代入数据解得:ℓ=0.3m 

(3)设弹簧被压缩至最短时的压缩量为s1,对AB整体,从碰后至弹簧压缩最短过程中,根据能量守恒定律,有:

  qEs1+=μmg s1+E0  

代入数据解得:s1=0.02m  

设弹簧第一次恢复到原长时,AB共同动能为Ek,根据能量守恒定律,有:

 E0=qEs1+μ(M+m)g s1+Ek

在弹簧把BA往右推出的过程中,由于B受到向左的摩擦力小于A受到的向左的摩擦力和电场力之和.故至他们停止之前,两者没有分开.  

弹簧第一次将AB弹出至两者同时同处停止时,B距离竖直墙壁最远,设此时距离弹簧原长处为s2,根据动能定理,有:

-qEs2-μ(M+m)g s2=0-Ek

①②联立并代入数据解得:s2=0.03m 

故B离墙壁的最大距离sm=s+s2=0.08m

答:

 (1)两滑块在碰撞前的瞬时,滑块A的速度为3m/s.

(2)滑块A起始运动位置与滑块B的距离ℓ为0.3m.

(3)B滑块被弹簧弹开后距竖直墙的最大距离sm为0.08m.

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